毕业设计
题 目： 电梯高效运行PLC控制设计
系 （部）： 机械电子工程
专业班级： 机电
姓 名：
学 号：
指导教师：
2014年6月2日
摘
次毕业设计进行高压时微转矩球阀设计球阀路中做切断分配改变介质流动方设计需旋转90度阀杆操作极微转矩实现球阀启闭设计创新点通微妙机械结构设计革命性实现高压球阀微转矩启闭达成高压球阀密封性操作性良结合
项目设计通解决球阀密封性启闭转矩间矛盾突高压球阀种恶劣源环境提出全新概念现实解决方案环境甚球阀触应领域高压时微转矩球阀体现优越性
关键词：球阀高压密封微转矩
ABSTRACT
This graduation project is The Design of A MicroTorque Ball Valve at HighPressure Pipeline ball valves are mainly used to cut off the flow distribute and change the flow direction of medium This design requires only a 90degree rotation of the operating stem and tiny torque to open or close The innovation of this design is to open and close highpressure ball valves with a tiny torque through ingenious mechanical structures revolutionarily
This design gives a great conflict resolution between the tightness and torque of ball valves it also gives new and realistic solutions of using highpressure ball valves in bad or nonenergy environment The MicroTorque Ball Valve at HighPressure will reflect its unmatched and superior performance in these environments even in the areas which current ball valves have never reached
Key Words：Ball ValveHighPressureHermeticMicroTorque
目 录
摘关键词 Ⅱ
ABSTRACT Ⅲ
1 引言 1
11课题背景意义 1
12课题现状 2
121国外研究发展情况 2
122国研究发展情况 3
13课题研究容 3
2 高压时微转矩球阀总体设计 5
21总体方案 5
211技术求 5
212基方案介绍 5
213成性分析 6
22基结构确定 7
221选型 7
222机械结构设计 8
223球阀基参数确定 9
3 球阀力计算 11
31必需压计算球径确定 11
311必需压计算 11
312球体直径确定 11
32密封力计算 12
321密封力基参数确定 12
322密封力详细计算 14
4 球阀零件设计 19
41球体设计计算 19
411 球体结构设计 19
412 球体力学计算 19
42球阀阀体连接体设计计算 21
421 阀体壁厚设计计算 21
422 法兰连接设计计算 23
423 关键设计计算 26
43球阀耐火防异常升压结构设计防静电结构设计 26
431 球阀耐火结构 26
432 球阀防异常升压结构设计 27
433 球阀防静电结构 27
44球阀阀杆设计计算 28
441 阀杆转矩计算 28
442 阀杆强度计算 30
443 阀杆连接键强度计算 32
5 高压时微转矩球阀特殊装置设计说明 34
6 结 35
7 济分析报告 36
8 致谢 38
9 参考资料 39
10 附录 40
1 引言
11课题背景意义
阀门国民济建设中极广泛种机械产品着国改革开放建立社会义市场济开展外贸易需石油天然气煤炭冶金矿石开采提炼加工道输送系统中石油化工化工产品医药食品生产系统中冶金生产系统中船舶车辆飞机航天种运动机械流体系统中国防生产新科技领域农业排灌系统中需量阀门新品种说道方需阀门国民济部门缺少流体控制没备
球阀道相流体阻力系数结构简单体积重量轻紧密等等诸优势已成阀门目前市场户应普遍阀门尤油气运输线运覆盖性
球阀旋塞阀演变具相旋转90度动作旋塞体球体圆形通孔通道通轴线球旋转90度时进出口处应全部呈现球面截断流体流动
现球阀结构然简单缺点相明显
球阀弹性密封垫国外基聚氟乙烯材料压制烧结成该材料然摩擦系数加球阀承受定工作压力达密封作设计装配时需确保密封垫厚度定盈量密封垫球体阀体腔形成预紧力预紧力球阀密封状况呈正相关时预紧力越球体转动需转矩越型中高压球阀高压转矩存情况利启闭需额外配备昂贵动力驱动装置现行广泛启闭驱动装置分电动电液动电磁动液动气动气液动等等例外述装置利完成高压道球阀启闭时球阀生产制造增添笔开支完全统计普通高压球阀启闭驱动装置占球阀成30采特种驱动装置重高年消耗高压球阀驱动装置成企业运营制造巨济负担原材料消耗产生源环境等等问题全球社会济发展环境相悖
项目设计深入分析国外市场环境全方位考察现产品特点充分考虑客户需求情况产生
项目设计通球阀结构创新设计功性突实现革命性改造破球阀密封性启闭性立效提升球阀设计水
12课题现状
般情况球阀作整机某部件存材质结构加工工艺性产品质量性直接影响着整机效率耗污染寿命安全等项关键指标球阀技术现状发展态势引起新轮技术创新
121国外研究发展情况
球阀已数世纪国外研究发展市场竞争激烈部分降低成目标品质加工精密增强材料选材料导措施现产品性改进甚微
国外类产品阀门行业影响新材料应类产品结构调整性延伸
国外阀门新开发产品重点放阀门新材料应现耐腐蚀阀门材料完全满足技术发展需超低碳锈钢阀门产量少国外阀业正加速开发超低碳双相锈钢阀门超低碳双锈钢具耐氯离子硫化氢二氧化碳机酸机酸等环境点腐蚀晶间腐蚀均匀腐蚀等力次国外阀业越越重视纳米材料阀门应纳米技术世界科技发展前技术纳米塑料阀门研究装备制造业中纳米材料达亚纳米级制造阀门粉体进行纳米量级处理原塑料颗粒较新工艺处理排列整齐细微粉体颗粒烧结高温压铸成形阀门整腔体塑料阀门具耐蚀性高强度取代特殊锈钢阀门应石油化工领域尤火电厂脱硫设备等强腐蚀工况环境中者羰基法制成镍基纳米粉末激光涂覆技术超音速涂覆技术镍基纳米粉末涂覆密封面密封面硬度达HRC62～70提高阀门密封面耐磨耐刷耐腐蚀性提高阀门寿命第四陶瓷阀门应陶瓷提高阀门耐腐蚀性寿命密封性优硬质合金陶瓷作密封副电站应仪表阀门陶瓷球密封硬度高耐高温寿命长等优点第五开发处橡胶氢化丁腈橡胶（
HNBR）耐硫化氢腐蚀应阀门密封面API 6A闸阀阀座应氢化丁腈橡胶（HNBR）该闸阀寿命高耐硫化氢腐蚀
国外类产品超前更新国阀门行业影响表现：国重点工程配套阀门产品代占领广阔市场国阀门行业间市场竞争加剧等等
122国研究发展情况
国阀门行业年发展阀门生产厂家迅速增加阀门生产水较提高阀门产量幅度增加阀门产品基满足国市场需阀门市场成套率成套水成套力较提高
目前国已生产3000型号40000规格阀门产品品种包括闸阀截止阀节流阀旋塞阀球阀蝶阀隔膜阀止回阀安全阀减压阀疏水阀阀门类等计十二类
着新工艺流程控制求出现着现代阀门技术参数技术性高水发展需着生产程日益动化发展需阀门新产品发展需断提出
时根十五纲国国民济发展需求求国家重点支持阀门行业火电核电水电型石油化工石油天然气集输线煤液化冶金等重工程建设配套阀门新产品开发
13课题研究容
针目前市场类阀门开时需蜗轮箱电动头等驱动装置操作费钱费时费力易受损现象通现球阀设计技术改进寻求种新型省力省钱良密封性操作简单维护方便阀门针容进行：
（1）球阀密封性研究：项目致力控制加工精密度投入成运行成基础研究完善球阀密封效果新技术
（2）球阀受摩擦球阀受转距间关系研究
（3）球阀结构研究设计：密封状态阀座产生推力达较高密封性时
启闭操作时转矩降低实现需启闭驱动装置微转矩启闭
（4）导流孔设计：道高压流体导流结构设计技术实现验证
2 高压时微转矩球阀总体设计
21总体方案
211技术求
承受温度：25℃~180℃
工作压力：1500~2500 Lb
启闭转矩：低300N*M
适径：NPS 2 ~ NPS 48
适介质：石油天然气等
212基方案介绍
线球阀设计理念根安全性长输线然条件求线球阀设计制造必须保证安全性性理念应贯彻产品设计零件加工工艺规范型式试验质量控制售服务全程
设计完成球阀产品设计环节
球阀功线流体切断者开通切断方式阀座球体紧密贴合贴合处游高压流体法泄漏游流体切断阀座球贴合果紧密泄漏
贴合紧密成球阀质量指标球真圆度阀座真圆度基求两求球阀行业现提升球阀密封性致力达标准加工精度指标测量设备求高量投资消耗达指标投入现球阀密封性更高追求均巨资金投入基础阻碍球阀行业发展绝导球阀设计球阀生产制造果降低成目标势必削减指标投入影响产品密封性
球阀开关球体转动阀座孔球孔齐开通球阀阀座球体紧密贴合时球体阀座压住球体必须定转矩转动阀座推力愈转动球体需转矩愈阀座球体接触面容易受高度摩擦受损时转矩愈转动球体执行器愈成愈高
描述结：密封性阀座推力成正球阀受损度推力造成磨擦力成正理想球阀高度密封性低转矩低成求传统球阀特性中均相互矛盾
项目技术辟蹊径利流体力学原理引导高压液流方阀座球体转动前瞬间推离球体阀座球体脱离接触状态阀座球体间磨擦力解时启闭转矩降低
213成性分析
图（11） 图（12） 图（13）
图1 阀门驱动设备
图1示传统球阀（图11）低压需简单驱动设备扳手成较低旦进入高压环境启闭转矩增附加价格高昂驱动设备实现成功启闭通径阀门情况（图12）驱动装置相成较高时伴着球阀通径断增（图13）驱动装置绝成升导致球阀整体成幅增加
驱动装置驱动方式降级球阀安装带新带齿轮箱气动驱动器球阀般选择直立安装安装水道驱动装置处道方特殊阀门现场带相选择限制手柄驱动阀安装道意位置设计明显降低球阀启闭转矩情况实现手柄实现原蜗轮箱电动头气动液压驱动装置完成高压球阀启闭动作
球阀性方面传统高压球阀阀座球面时候紧密贴合达良密封效果球阀启闭程中球体表面阀座接触应力极球面密封圈磨损情况严重障率高设计球阀密封性达成提升球阀行业传统技术方方法通技术创
新球阀静止密封时充分受压密闭球阀启闭时解阀座球体接触应力避免球体密封圈等受损影响密封效果设计实现根突破球阀性瓶颈降低球阀障率延长寿命时省巨维修成连带投产优越产品性带客户群体断壮日益高端化户带优质产品时企业带良口碑丰厚利润
设计技术辟蹊径球阀密封性更实现时降低性投入成降低阀门障率延长球阀寿命攻破球阀行业技术难题破产业发展瓶颈
22基结构确定
221选型
设计运石油天然气路石油天然气路具压力高连续性工作流通求口径较特点根应特点设计进行针性结构选型
球阀结构形式般分浮动球球阀固定球球阀两种
固定球球阀球体固定受压产生移动般带浮动阀座受介质压力阀座产生移动密封圈紧压球体保证密封通常球体轴装轴承操作扭距适高压口径阀门选固定球球阀
便装配阀体设计采三段式结构
三段式固定球球阀典型结
构图2示 图2 三段式固定球球阀典型结构
222机械结构设计
现道球阀球阀开启省力通常设种启闭驱动装置设驱动装置球阀生产成较高障率高外种驱动装置球阀阀座球体间易发生物理磨损球体求高寿命相短项目设计省占阀门成30启闭驱动设备投入实现需启闭驱动装置开启降低球阀设备生产采购成
项目采图（3）独特机械结构利液压原理引导高压液流方阀座球体转动前瞬间推离球体阀座球体脱离接触状态阀座球体间磨擦力解时启闭转矩降低
高压时微转矩球阀包括阀体连接体球体阀杠阀座阀座设储油室储油室控油装置相连控油装置包括顶杆套设顶杆套顶杆设阀体单阀进油道出油道设阀座阀座油道顶杆套前部位连接体顶杆套尾部位阀体单阀顶杆顶顶端出油道端连储油室端通单阀进油道相连进油道阀座油道相连阀杆边侧开锥形凹窝顶杆套尾端顶该锥形凹窝储油室阀座油室盖连接体围合成工作原理：阀杆端插球体凹口开始转动阀杆时球体动顶杆套锥形凹窝逐步外移着顶杆套外移位顶杆套顶杆顶阀杆外移推动单阀开道高压油通阀座油道进入阀体进油道流单阀进入阀体出油道进入储油室推动阀座反移动阀座脱离球体时阀杆带动球体转动样实现微扭距开球阀目
转动球体转矩受阀座推力支配阀座推力设计达密封效果转矩需转动球体重量阀杆受压产生磨擦力时转矩幅减低带动启闭驱动装置幅减甚弃节省量成材料消耗阀座球体磨擦力解阀座球面受损概率降低延长球阀寿命降低球阀维护成阀座球体表面磨擦力消时传统金属密封条件昂贵表面涂层取代较通方法处理幅降低生产制造成
图3 高压时微转矩球阀初步结构设计
1阀杆2顶杆套3顶杆4阀体5油室盖6单阀7出油道
8连接体9进油道10阀座油道11储油室12阀座13球体
223球阀基参数确定
设计采国际公认设计规范标准ASME VIII 部分第 1 节第2 节 ASME B1634EN 125 161 EN 134453进行标准化设计
① 设计压力等级
取技术求中高压力等级CLASS 2500进行设计（）
② 公称径加工尺寸
根设计规范API2008年10月1日新生效全球标准API 6D2008ISO 14313：2007标准石油天然气工业——道输送系统——道阀门选取公称径区间NPS 2 ~ NPS 36已确定设计阀门高压固定球球阀工程径通常NPS 8综合考虑设计确定选取参数NPS 8作阀门设计公称径
设计采全通径结构加工尺寸根API 6D2008中针全通径阀门通径规范CLASS 2500环境取值179mm稍留余量初取mm
② 结构长度
根API 6D2008设计标准表2中关阀体结构长度规定DN200mm阀门两端面间求距离1038mmDN300阀门面面端端尺寸允许公差初步确定设计阀门结构长度1038mm
④ 连接结构
鉴相耐压等级条件法兰连接生产加工难度低密封装配求低维护简单等优势常压力密封等求高场合设计选择法兰连接结构
⑤密封方式
球阀设计关键密封座结构目前止采先进精确加工技术完全保证球体真圆度消表面微观度球阀达密封求必须戒指压力推动球体密封座移动令密封座表面达定弹性变形造成定密封压强保证
球阀密封方式硬密封软密封硬密封适高温环境加工求较高金属弹性变形样密封求较软密封方式需达密封压强磨损严重鉴设计环境非高温情况选择软密封密封方式
⑥部分材料初选
球阀壳体包括阀体压盖阀盖镶圈体盖壳体材料选根ASME B1634 标准初定壳体选ASME标准中常阀门材料A105N
阀门部金属零件诸球体阀杆金属阀座支撑圈选择具壳体相化学成分具壳体材料相似机械性耐腐蚀特性材料初定选ASME标准中常阀门材料A105N
密封圈材料根求石油天然气应环境较高温度具良抗压强度材料综合较选取A材料(材料涉公司部机密A代号代材料A性参数见附录表格)
3 球阀力计算
31必需压计算球径确定
311必需压计算
必需压保证密封密封面单位面积必须压力表示
流体压力（进出口压力差）附加外力作球体阀座间产生压紧力阀座密封圈便产生弹性变形补偿球体真圆度公差表面微观度密封面间隙减组织流体通达密封目
必需压阀门设计中基参数直接影响产品性结构尺寸取值关系众素取决加工质量尺寸工作压力温度
设计验公式：
根密封求密封面材料选取A选材料A密封面间相滑动时密封面许压情况达良密封效果值应材料许应力范围量取较取值密封副阀门设计中关键部分设计安全系数取较值处取安全系数5代入式
时选取较容易计算数字定密封面液体流动方投影宽度：
取
312球体直径确定
球体直径影响球阀结构紧凑性设计时量缩球体直径根验公式取值球体半径球体直径
32密封力计算
321密封力基参数确定
阀门求零级密封确保游端线效截断考虑介质中金属颗粒零级密封影响金属金属密封作初级密封 PTFE橡胶等金属作次级密封旦密封失效时应采取紧急密封措施
密封力作阀座密封面流体流动方合力值直接影响球阀密封性性寿命密封力流体压力阀座引起作力预紧力阀座滑动摩擦力合力：
表1 密封力相关符号定义
符号
定 义
描 述
阀座密封面合力
预紧必须压
密封面达密封状态预紧力
正常工作情况（装置未作）阀座滑动摩擦力
系统预紧情况阀座滑动摩擦力
正常工作情况（装置开启）阀座滑动摩擦力
流体静压力阀座密封面作力
余隙中均压力
流体静压力密封面余隙中作力
特殊装置作力
密封面外径
密封面径
阀座外径
特殊装置作径
特殊装置作外径
O型圈初弹性压缩单位长度接触面产生摩擦力
取
流体压力作O型圈产生摩擦力
密封面面积
O型圈槽宽度
O型圈截面直径
O型圈挤压压缩外径（取压缩量12）
沟槽直径
聚四氟乙烯锻钢摩擦系数
根已知球体通孔加工尺寸阀座径取保证密封面达较密封效果时避开阀座特殊功结构球体直径取定密封面径密封面外径时初步确定阀座外径密封面圆锥面球体相切求该圆锥面母线阀座轴夹角密封面宽度
密封面液体流动方投影面积
时出密封面面积：
述数阀座密封面均直径种密封方式属阀前密封方式采种密封形式球阀工作性程度取决值果值够保证球阀密封性值会引起阀座载球阀转矩增
预紧必须压根公式：
密封副弹性元件材料A提供预紧力：
322密封力详细计算
①预紧状态密封力计算
预紧状态球阀密封力分析（图4）：
图4 预紧状态球阀密封力分析
密封力球阀预紧状态弹簧预紧力阀座滑动摩擦力合力：
保证预紧状态密封效果设计预紧力取计算值15倍时取较计算数字取
预紧力阀座支撑弹簧提供弹簧选型具体设计文进行详细说明处暂细述
② 正常工作状况密封力计算——特殊装置未开启
图5 特殊装置未开启时密封力
时流体静压力阀座密封面作力：
密封余隙中均压力：
流体静压力密封面余隙中作力：
阀座工作环境连接体相滑动密封选择根动密封选型原进行甄选公称压力温度限制选定适密封圈材料聚四氟乙烯具较温度范围极低摩擦系数润滑性表面粘结化学稳定性易产生蠕变超340℃时会分解产生毒烟弹性设计环境温度般低250℃需担心分解考虑公司性质产品销售等素方便维修时购适密封件身设计密封圈根ISO360112002标准选取根阀座外径选定型号Oring 206 ×355 GSISO 36011压缩量根机械设计手册取10~15区间暂定12
沟槽宽度选定机械设计手册参考
较设计出入设计O形橡胶密封圈密
封性限元分析设计处沟槽宽
度定深度定251mm时保
证性确定阀座外径连接体配合表面间隙
0075mm验算密封圈横截面面积沟槽连接体
配合截面面积相等（实际仅相差） 图6 密封沟槽
密封圈沟槽表面粗糙度阀座连接体密封面粗糙度保证密封性关键指标根机械设计手册等相关材料沟槽表面粗糙度定连接体配合表面粗糙度时确定密封性相关沟槽底圆角半径沟槽棱角圆角半径分05mm02mm
综特殊装置未作情况考虑密封摩擦2型号Oring 206 ×355 GSISO 36011密封圈提供似2倍单密封圈受压摩擦力时密封圈滑动摩擦力：
出特殊装置未启情况液体压力阀座密封面引起作力：
时密封圈材料密封面危险截面校核密封面压强：
设计正常工作环境特殊装置未开启时安全
③ 正常工作状况密封力计算——特殊装置开启瞬间
图7 特殊装置开启时密封力
设计特殊装置球体转动瞬间开启设计特殊装置开启时高压流体导入预设储油室(储油室相关容文着重介绍)阀座指流体流入方作力达减球体转动时密封圈球体间作力设计目
述关系式出相关系：
选定选定
综取定保证球阀密封性相关参数进行面设计
4 球阀零件设计
41球体设计计算
411 球体结构设计
固定球球阀球体结构设计涉球体尺寸球体定位结构球体传动结构球体表面粗糙度选定球体材料初定A105N
中球体直径已文算球体
通道直径加工尺寸阀门通径数值相等取
导流孔壁粗糙度流流体压
力损耗直接影响求需量设高综合考虑取
图8 球体结构
流体静压力低情况流体通道两端启闭程中密封面材料剪切作力存结构设计中进行倒圆角设计取圆角半径球体表面该倒圆角处明确表面粗糙度求设计取粗糙度值
球体定位球体通道水高度定位球体转动轴定位两部分通道水高度定位球体两行环面支持行环面固定板配合保持球体竖直方稳定保证球体工作压力结构强度基础行距离定左右时减摩擦配合面分安止推垫球体转动轴定位部分两轴圆柱突台保证仅固定板圆孔轴配合更阀杆固定轴固定保证轴高度转动稳定性强度原进行选定分取左右直径毛胚材料限制减轻质量等素考虑取时减摩擦圆柱配合面分安滑动轴承球体通圆柱突台阀杆间转矩传递圆柱突台阀杆
连接处方槽实现
412 球体力学计算
高压环境阀座密封圈密封面完全球体表面推离球面密封圈间摩擦力存实际球阀启闭程中球体转矩分流体摩擦力造成中摩擦转矩止推垫滑动轴承摩擦力关：
表2 球体设计相关符号定义
符号
定 义
描 述
球体总摩擦转矩
突台止推垫提供摩擦转矩
突台滑动轴承提供摩擦转矩
突台止推垫作外径
突台止推垫径
开启瞬间流体压强
止推垫接触材料（A105N）摩擦系数
轴承收总推力（开启瞬间）
滑动轴承中径
突台止推垫压强
突台滑动轴承接触材料（A105N）摩擦系数
压力释放瞬间系数（部实验数）
设计球阀球体摩擦转矩球阀开启瞬间达值根表
突台止推垫提供摩擦转矩：
处出止推垫提供摩擦转矩极忽略
计算突台滑动轴承提供摩擦转矩：
42球阀阀体连接体设计计算
球阀阀 体受压件仅受压力（流体压力）作受道应力方面附加作力受力状态复杂设计时方面影响素应予充分考虑免球阀中遭受破坏甚产生严重果阀体壁厚计算首先保证足够安全性前提考虑济性
三段式球阀连接体连接阀体道保证强度时密封面求高度密封性
421 阀体壁厚设计计算
球阀阀体相压力容器形状圆筒形容器复杂类型球阀阀体形状阀体部分尺寸完全样常规根形状尺寸分计算壁厚样计算较繁琐加工时难度加工成高设计均壁厚考虑
球阀设计环境2500 LB高压环境壁厚计算采厚壁计算公式进行壁厚设计计算计算公式：
整理式：
表3 阀体壁厚计算相关符号定义
符号
定 义
描 述
考虑附加余量壁厚
强度计算壁厚
设计系数
考虑锻造偏差工艺性流体腐蚀等素附加余量
阀体腔直径
取
材料许应力取两者中较值
常温材料拉伸强度屈服强度
分抗拉强度指标安全系数屈服强度指标安全系数
材料A105N拉伸强度
取
考虑球阀设计高温高压环境考虑抗震性等素决定附加125倍壁厚安全系数终壁厚定位
422 法兰连接设计计算
设计球阀三段式结构阀体连接体连接形式设计法兰连接阀体连接体法兰尺寸均DIN EN 109212005标准进行标准化设计法兰端尺寸参ANSI B165(8)标准法兰面加工ANSI B165标准进行
① 法兰面密封设计
阀体法兰密封属静密封密封性直接关系阀门否外漏法兰面外漏引起果球阀漏更严重尤设计球阀石油线球阀外漏造成原材料源浪费会严重污染环境伤害农业甚引起火灾爆炸等危害生命安全事国民济造成严重损失
球阀说阀体连接部位密封系指左右两半阀体连接体间密封者设计中般说中法兰连接密封密封性质法兰连接密封属静密封应满足列求：1温度压力急剧变化时密封2次拆卸损坏密封元件3结构简单紧凑金属消耗量少4震动击载荷敏感根求考虑O型圈密封结构简单制造方便密封结构设计合理装配产生足够径挤压变形必加轴载荷达密封效果设计选O型密封圈密封作阀体连接部位密封减法兰尺寸减螺栓数量尺寸减轻阀门质量设计中公称通径NPS 8工作压力2500LB高压球阀更利
参考已设计资料实验数达密封求处O型密封圈采Oring 330×355GSISO 36011密封槽深度槽宽槽底圆角R05楞边圆角R025连接体法兰阀体密封面处间隙
② 法兰螺栓计算
法兰螺栓载荷计算球阀操作情况进行
流体静压力产生轴力促法兰分开法兰螺栓必须克服种端面载荷接触面必须维持足够预紧力保持密封外螺栓承受球体阀座密封圈间密封力作
工作情况螺栓承受载荷：
表4 法兰设计计算相关符号定义
符号
定 义
描 述
工况螺栓承受载荷
流体静压轴力
连接接触面总压紧载荷
流体作直径
密封垫片系数
O型圈密封时
法兰接触面押压紧宽度
法兰螺栓拉应力情况：
表5 法兰螺栓计算相关符号定义
符号
定 义
描 述
法兰螺栓拉应力
螺栓材料工作温度许拉应力
(材料选B7M改良型35GrMo)
螺栓连接总截面积
公司市场北美市场设计螺栓连接根美制统标准选处选螺纹28UN2B查表抗拉强度面积转化公制约15倍设计安全系数单法兰连接螺栓数：
螺栓间距螺栓直径作保证密封安装工艺参数值选取着增呈降趋势设计中根现公式实际应考虑处螺栓间距螺栓直径取
根公式螺栓孔中心圆直径：
表6 法兰螺栓尺寸相关符号定义
符号
定 义
描 述
螺栓孔中心圆直径
螺栓公称直径
螺栓间距螺栓直径
取
③ 法兰强度计算
法兰强度计算复杂设计者设计力限设计未进行严密周详理设计计算参考公司已设计资料实验数进行ANSYS仿真法兰工况受力进行强度验证设计进行优化设计终结果验证：
图9 连接体法兰限元分析
图见法兰安全系数低处约22设计符合强度求
423 关键设计计算
阀体带排泄设计阀腔介质排泄通排泄孔阀门进行线密封检测
43球阀耐火防异常升压结构设计防静电结构设计
431 球阀耐火结构
设计中阀座密封圈填料通径滑动轴承等均工程塑料部分工程塑料制成球阀设计输送石油属易燃易爆介质难免遇意外火灾种情况高分子密封材料会软化甚烧毁球阀失密封力球阀关闭效切断油源造成严重果
设计采较典型固定球球阀耐火结构球阀处正常工作状态
时高分子材料密封圈球体保持密封
时球体密封圈浮动阀座保持05~1mm
间隙旦高分子材料烧毁软化失效
密封圈浮动支座流体压力作
推球体预先加工金属支座密封
面球体接触起时密封作灾情
解予修复更换 图10 耐火结构设计
432 球阀防异常升压结构设计
输送道中异常升压石油天然气输送中常遇问题果阀门设计中没事先考虑种情况实际中容易发生安全事
设计中采动泄压型阀座阀体腔异常升压产生作力超该阀座预紧力时候流体通球体接触密封面间隙排阀道中起防异常升压作
433 球阀防静电结构
球阀启闭程中球体轴承阀杆阀体相运动会摩擦产生静电橡胶氟塑料等非金属优良电绝缘体静电积累定程度火花条件导致爆炸输送石油天然气等易爆介质场合特危险
设计中填料压盖中加工定深度光孔配合压缩弹簧钢球球体阀杆阀杆球体间形成静电通道样摩擦产生静电便通弹簧钢球传阀体通道接通达消静电积累目满足安全输送求结构简单紧凑便安装拆卸目前采种结构设计
44球阀阀杆设计计算
阀杆球阀重受力零件球阀启闭动作外加转矩（手动操作装置操作通阀杆旋转球体达球阀设计中阀杆进行扭应力计算验算阀杆球体连接部分受挤压剪切作接触部分挤压应力剪切应力计算外固定球球阀轴承部分进行轴承压力计算
阀杆材料根强度求耐候性求选ASTM A316应新国标06Cr17Ni12Mo2 (旧牌号0Cr17Ni12Mo2)海水种介质中耐腐蚀性0Cr19Ni9作耐点蚀材料该材料许应力210MPa抗拉强度520MPa根静载荷情况扭转许切应力许应力间关系取扭转许切应力
根阀杆功求结构初步定图（7）进行设计计算
441 阀杆转矩计算
① O型圈转矩
O型圈转矩公式进行：
密封O型圈1转矩公式：
：
：
密封O型圈2转矩公式：
：
：
阀杆密封O型圈提供总转矩：
② 止推垫片转矩
止推垫片转矩公式进行：
：
：
止推垫片转矩
③ 特殊装置阀杆产生转矩
（涉公司机密处省计算程）
④ 球体传递转矩
已计算球体转矩
综阀杆总转矩
+++
442 阀杆强度计算
根初定阀杆结构断面断面处危险截面均满足扭转强度求阀杆强度通
键根ASTM B 171进行选择轴径属系列型号定长度定
断面处扭转应力：
图11 阀杆头截面图 图12 阀杆示意图
符号
定 义
描 述
断面处扭转应力
断面处抗扭转断面系数
阀杆头截面宽度
阀杆头截面长度
表7 阀杆转矩计算相关符号定义1
断面处扭转应力：
图13 阀丁头部剖面图
表8 阀杆转矩计算相关符号定义2
符号
定 义
描 述
断面处扭转应力
断面处抗扭转断面系数
阀丁头部截面直径
键槽宽度
键槽深度
阀杆部分工作条件受力复杂分析难度较采限元分析法设计数进行终验证验证结果图见工作环境阀杆安全系数处18左右：
图14 阀杆限元分析
见参数条件阀杆设计符合求
443 阀杆连接键强度计算
键选常材料ASTM A36 COLD DRAWN性参数见附录根键受力情况强度计算压剪切应力两方面计算
① 键压计算
键压计算公式：
表9 阀杆键计算相关符号定义
符号
定 义
描 述
键工作压
阀丁头截面直径
键工作高度
键长度
转矩
A36许压值
② 键剪应力计算
键剪应力公式进行：
键工作条件安全
5 高压时微转矩球阀特殊装置设计说明
部分设计容涉公司重机密处进行简单说明敬请谅解
（1）结构
阀座设储油室储油室阀座油室盖连接体围合成控油装置相连控油装置包括顶杆套设顶杆套顶杆设阀体单阀进油道出油道设阀座阀座油道
顶杆套前部位连接体顶杆套尾部位阀体单阀顶杆顶顶端出油道端连储油室端通单阀进油道相连进油道阀座油道相连阀杆边侧开锥形凹窝顶杆套尾端顶该锥形凹窝
（2）工作原理
阀杆端插球体凹口开始转动阀杆时球体动顶杆套锥形凹窝逐步外移着顶杆套外移位顶杆套顶杆顶阀杆外移推动单阀开道高压油通阀座油道进入阀体进油道流单阀进入阀体出油道进入储油室推动阀座反移动阀座脱离球体时阀杆带动球体转动样实现微扭距开球阀目
6 结
项目设计球阀密封性达成提升球阀行业传统技术方方法通技术创新球阀静止密封时充分受压密闭球阀启闭时解道流体压力避免球体密封圈等受损影响密封效果
项目技术辟蹊径球阀密封性更实现时降低性投入成降低阀门障率延长球阀寿命攻破球阀行业技术难题破产业发展瓶颈
预计项目产品生产成节约35生产投入启闭转矩（环境稍差异）仅传统阀门启闭转矩4左右控制300N*M球阀年限传统球阀3年左右延长10年甚15年障率降低50百分点
7 济分析报告
阀门机械产品中占相重国外工业发达国家统计阀门产值压缩机风机泵三者总约占整机械工业产值5％时作重技术装备重组成部分尤电力石化冶金城市供排水系统中阀门更起着关键作量非常
国目前阀门行业10左右市场国外企业占领中国通机械工业协会阀门分会相关士认改变
种现状提高阀门性关键
目前国阀门企业约6000余家中年产值超500万元900家国市阀门公司3家中核科技洪城股份广东明珠年中核科技营业务收入235亿元洪城股份营业务收入146亿元广东明珠营业务收入15亿元企业规模产品质量目前法国外类企业抗衡
业士分析造成目前国阀门市场动原两方面：国产阀门产品进口产品差距质量提高二某户国产化意识强甚设置门槛国企业国外企业竞标时难中标
关专家认国企业目前生产种阀门普遍存着外漏漏外观质量高寿命短操作灵活阀门电动装置气动装置等缺点部分产品相世纪八十年代初国际水
产品开发投产根改变外漏阀门寿命短启闭操作便等现状收复国阀门销售失意义重项目设计产品开发应发展国阀门工业崛起意义非势必掀起国阀门行业技术创新浪潮
根权威部门系统调查统计发现目前市场户普遍阀门品种球阀截止阀闸阀安全阀次蝶阀调节阀第三止回阀第四减压阀排污阀蒸汽疏水阀第五截流阀隔膜阀第六旋塞阀柱塞阀阀门
图15 阀门需求较『2008年』
产量球阀截止阀闸阀安全阀总产量占阀门产量636(产量单位吨计)需求量较次：球阀(155)截止阀(129)安全阀(125)闸阀(125)蝶阀(106)调节阀(80)止回阀(61)种阀门品种占467需求量达78数充分显示球阀市场需求巨
项目设计开辟传统（油气）线球阀遭限制种环境发展空间广阔
预计项目产品生产成节约35生产投入年公司实际销售高压阀门总量50计算约增加企业利润18
8 致谢
浙江水利水电高等专科学校三年生重阶段生观价值观确立着极重作
三年洗礼懵懂少年慢慢成长思想抱负青年作农村走出孩子直怀着感恩心面世界感谢学校培养感谢老师教导生道路指点感谢学学生活帮助
学三年成熟成长然学生活结束然会继续努力仅更身名水利水电学生骄傲努力奋斗
毕业设计期间特感谢方贵胜老师指导帮助谢谢
漫长忙碌学次毕业设计已接尾声作工科生毕业设计验匮乏难免许考虑周全方果没导师督促指导起工作事支持帮助想完成设计难想象
里首先感谢外实期间工厂工程师校老师日里工作繁做毕业设计阶段外出实查阅资料设计草案确定修改中期检查期详细设计装配草图等整程中予指导专业水外治学严谨科学研究精神永远学榜样积极影响学工作
次感谢起作外出实学起做设计事次设计中勤奋工作克服许困难完成次项目设计承担部分工作量果没努力工作次设计完成变非常困难
然感谢学三年老师机电专业知识基础时感谢学正支持鼓励次毕业设计会利完成
9 参考资料
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[2] 邬佑靖线球阀技术现状发展方[M]阀门2007(6)22~33
[3] 章华友宴泽荣球阀设计选[M北京北京科学技术出版社1986
[4] 成先机械设计手册(第五版) [M]北京化学工业出版社2008
[5] 林瑞义张成球阀改进设计[M]阀门2003(6)6~7
[6] 王孝天杨源泉锈钢阀门设计制造[M]北京原子出版社1985
[7] 洪勉成陆培文阀门设计计算[M]北京中国标准出版社1994
[8] 贾沛泰海峰国外常金属材料手册[M]南京江苏科学技术出版社1999
[9] AA沃洛希恩TT格里戈尔耶夫法兰连接设计计算手册(第2版) [M]北京化学工业出版社1984
[10] 谭晶杨卫民丁玉梅杨维章鲁选唐斌 O形橡胶密封圈密封性限元分析[J] 润滑密封2006(9)65~69
[11] 方昆工程材料手册(非金属材料卷) [M]北京北京出版社2002
[12] 新阀门设计制造技术产品质量检测标准规范全书编委会新阀门设计制造技术产品质量检测标准规范全书[M] 北京电子工业出版社2003
[13] 第机械工业部通机械研究球阀[M]北京第机械工业部通机械研究1972
[14] 吴尖斌高压球阀结构设计[J]阀门2004(5)4~6
[15] 徐明石化高压阀门阀体阀盖连接形式研究[J]阀门2007(4)26~27
10 附录
部分涉材料性列表
ASTM
项目
单位
A
PTFE
A105N
A316
A36
D638
拉伸强度
23℃40℃
MPa
7992
2482
490
520
375
10952
—
—
—
225
D638
断裂伸长率
23℃
537
300
—
—
24
D785
硬度
邵氏D
7880
56
—
—
—
洛氏R
114
—
187
—
—
布氏B
—
—
170
230
256
D790
弯曲强度
MPa
1215
—
168
183
235
D621
负荷变形
138MPa23℃24H
1020
1428
—
—
—
D256
击强度
23℃40℃
JM
548
—
176
(0℃)
197
(23℃)
2157
(23℃)
198
—
D831
线涨系数
1K
11X104
12X104
46X106
51X106
55X106
D3418
熔点
℃
216
327
—
—
—
D648
热变形温度
182MPa
℃
93
55
—
—
—
209
132
—
—
—
D792
密度
gcm3
114
220
779
776
785
D570
24H吸水率
01
001
—
—
—
D149
介电强度
Kvmm
>15
>24
—
—
—
D638
弹性模量
GPa
4138
0637
181
210
196~216
D695
抗压强度
MPa
140
35
485
210
205
D695
压缩屈服强度
MPa
889
117
250
345
185
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毕业设计
题 目： 电梯高效运行PLC控制设计
系 （部）： 机械电子工程
专业班级： 机电
姓 名：
学 号：
指导教师：
2014年6月2日
摘
次毕业设计进行高压时微转矩球阀设计球阀路中做切断分配改变介质流动方设计需旋转90度阀杆操作极微转矩实现球阀启闭设计创新点通微妙机械结构设计革命性实现高压球阀微转矩启闭达成高压球阀密封性操作性良结合
项目设计通解决球阀密封性启闭转矩间矛盾突高压球阀种恶劣源环境提出全新概念现实解决方案环境甚球阀触应领域高压时微转矩球阀体现优越性
关键词：球阀高压密封微转矩
ABSTRACT
This graduation project is The Design of A MicroTorque Ball Valve at HighPressure Pipeline ball valves are mainly used to cut off the flow distribute and change the flow direction of medium This design requires only a 90degree rotation of the operating stem and tiny torque to open or close The innovation of this design is to open and close highpressure ball valves with a tiny torque through ingenious mechanical structures revolutionarily
This design gives a great conflict resolution between the tightness and torque of ball valves it also gives new and realistic solutions of using highpressure ball valves in bad or nonenergy environment The MicroTorque Ball Valve at HighPressure will reflect its unmatched and superior performance in these environments even in the areas which current ball valves have never reached
Key Words：Ball ValveHighPressureHermeticMicroTorque
目 录
摘关键词 Ⅱ
ABSTRACT Ⅲ
1 引言 1
11课题背景意义 1
12课题现状 2
121国外研究发展情况 2
122国研究发展情况 3
13课题研究容 3
2 高压时微转矩球阀总体设计 5
21总体方案 5
211技术求 5
212基方案介绍 5
213成性分析 6
22基结构确定 7
221选型 7
222机械结构设计 8
223球阀基参数确定 9
3 球阀力计算 11
31必需压计算球径确定 11
311必需压计算 11
312球体直径确定 11
32密封力计算 12
321密封力基参数确定 12
322密封力详细计算 14
4 球阀零件设计 19
41球体设计计算 19
411 球体结构设计 19
412 球体力学计算 19
42球阀阀体连接体设计计算 21
421 阀体壁厚设计计算 21
422 法兰连接设计计算 23
423 关键设计计算 26
43球阀耐火防异常升压结构设计防静电结构设计 26
431 球阀耐火结构 26
432 球阀防异常升压结构设计 27
433 球阀防静电结构 27
44球阀阀杆设计计算 28
441 阀杆转矩计算 28
442 阀杆强度计算 30
443 阀杆连接键强度计算 32
5 高压时微转矩球阀特殊装置设计说明 34
6 结 35
7 济分析报告 36
8 致谢 38
9 参考资料 39
10 附录 40
1 引言
11课题背景意义
阀门国民济建设中极广泛种机械产品着国改革开放建立社会义市场济开展外贸易需石油天然气煤炭冶金矿石开采提炼加工道输送系统中石油化工化工产品医药食品生产系统中冶金生产系统中船舶车辆飞机航天种运动机械流体系统中国防生产新科技领域农业排灌系统中需量阀门新品种说道方需阀门国民济部门缺少流体控制没备
球阀道相流体阻力系数结构简单体积重量轻紧密等等诸优势已成阀门目前市场户应普遍阀门尤油气运输线运覆盖性
球阀旋塞阀演变具相旋转90度动作旋塞体球体圆形通孔通道通轴线球旋转90度时进出口处应全部呈现球面截断流体流动
现球阀结构然简单缺点相明显
球阀弹性密封垫国外基聚氟乙烯材料压制烧结成该材料然摩擦系数加球阀承受定工作压力达密封作设计装配时需确保密封垫厚度定盈量密封垫球体阀体腔形成预紧力预紧力球阀密封状况呈正相关时预紧力越球体转动需转矩越型中高压球阀高压转矩存情况利启闭需额外配备昂贵动力驱动装置现行广泛启闭驱动装置分电动电液动电磁动液动气动气液动等等例外述装置利完成高压道球阀启闭时球阀生产制造增添笔开支完全统计普通高压球阀启闭驱动装置占球阀成30采特种驱动装置重高年消耗高压球阀驱动装置成企业运营制造巨济负担原材料消耗产生源环境等等问题全球社会济发展环境相悖
项目设计深入分析国外市场环境全方位考察现产品特点充分考虑客户需求情况产生
项目设计通球阀结构创新设计功性突实现革命性改造破球阀密封性启闭性立效提升球阀设计水
12课题现状
般情况球阀作整机某部件存材质结构加工工艺性产品质量性直接影响着整机效率耗污染寿命安全等项关键指标球阀技术现状发展态势引起新轮技术创新
121国外研究发展情况
球阀已数世纪国外研究发展市场竞争激烈部分降低成目标品质加工精密增强材料选材料导措施现产品性改进甚微
国外类产品阀门行业影响新材料应类产品结构调整性延伸
国外阀门新开发产品重点放阀门新材料应现耐腐蚀阀门材料完全满足技术发展需超低碳锈钢阀门产量少国外阀业正加速开发超低碳双相锈钢阀门超低碳双锈钢具耐氯离子硫化氢二氧化碳机酸机酸等环境点腐蚀晶间腐蚀均匀腐蚀等力次国外阀业越越重视纳米材料阀门应纳米技术世界科技发展前技术纳米塑料阀门研究装备制造业中纳米材料达亚纳米级制造阀门粉体进行纳米量级处理原塑料颗粒较新工艺处理排列整齐细微粉体颗粒烧结高温压铸成形阀门整腔体塑料阀门具耐蚀性高强度取代特殊锈钢阀门应石油化工领域尤火电厂脱硫设备等强腐蚀工况环境中者羰基法制成镍基纳米粉末激光涂覆技术超音速涂覆技术镍基纳米粉末涂覆密封面密封面硬度达HRC62～70提高阀门密封面耐磨耐刷耐腐蚀性提高阀门寿命第四陶瓷阀门应陶瓷提高阀门耐腐蚀性寿命密封性优硬质合金陶瓷作密封副电站应仪表阀门陶瓷球密封硬度高耐高温寿命长等优点第五开发处橡胶氢化丁腈橡胶（
HNBR）耐硫化氢腐蚀应阀门密封面API 6A闸阀阀座应氢化丁腈橡胶（HNBR）该闸阀寿命高耐硫化氢腐蚀
国外类产品超前更新国阀门行业影响表现：国重点工程配套阀门产品代占领广阔市场国阀门行业间市场竞争加剧等等
122国研究发展情况
国阀门行业年发展阀门生产厂家迅速增加阀门生产水较提高阀门产量幅度增加阀门产品基满足国市场需阀门市场成套率成套水成套力较提高
目前国已生产3000型号40000规格阀门产品品种包括闸阀截止阀节流阀旋塞阀球阀蝶阀隔膜阀止回阀安全阀减压阀疏水阀阀门类等计十二类
着新工艺流程控制求出现着现代阀门技术参数技术性高水发展需着生产程日益动化发展需阀门新产品发展需断提出
时根十五纲国国民济发展需求求国家重点支持阀门行业火电核电水电型石油化工石油天然气集输线煤液化冶金等重工程建设配套阀门新产品开发
13课题研究容
针目前市场类阀门开时需蜗轮箱电动头等驱动装置操作费钱费时费力易受损现象通现球阀设计技术改进寻求种新型省力省钱良密封性操作简单维护方便阀门针容进行：
（1）球阀密封性研究：项目致力控制加工精密度投入成运行成基础研究完善球阀密封效果新技术
（2）球阀受摩擦球阀受转距间关系研究
（3）球阀结构研究设计：密封状态阀座产生推力达较高密封性时
启闭操作时转矩降低实现需启闭驱动装置微转矩启闭
（4）导流孔设计：道高压流体导流结构设计技术实现验证
2 高压时微转矩球阀总体设计
21总体方案
211技术求
承受温度：25℃~180℃
工作压力：1500~2500 Lb
启闭转矩：低300N*M
适径：NPS 2 ~ NPS 48
适介质：石油天然气等
212基方案介绍
线球阀设计理念根安全性长输线然条件求线球阀设计制造必须保证安全性性理念应贯彻产品设计零件加工工艺规范型式试验质量控制售服务全程
设计完成球阀产品设计环节
球阀功线流体切断者开通切断方式阀座球体紧密贴合贴合处游高压流体法泄漏游流体切断阀座球贴合果紧密泄漏
贴合紧密成球阀质量指标球真圆度阀座真圆度基求两求球阀行业现提升球阀密封性致力达标准加工精度指标测量设备求高量投资消耗达指标投入现球阀密封性更高追求均巨资金投入基础阻碍球阀行业发展绝导球阀设计球阀生产制造果降低成目标势必削减指标投入影响产品密封性
球阀开关球体转动阀座孔球孔齐开通球阀阀座球体紧密贴合时球体阀座压住球体必须定转矩转动阀座推力愈转动球体需转矩愈阀座球体接触面容易受高度摩擦受损时转矩愈转动球体执行器愈成愈高
描述结：密封性阀座推力成正球阀受损度推力造成磨擦力成正理想球阀高度密封性低转矩低成求传统球阀特性中均相互矛盾
项目技术辟蹊径利流体力学原理引导高压液流方阀座球体转动前瞬间推离球体阀座球体脱离接触状态阀座球体间磨擦力解时启闭转矩降低
213成性分析
图（11） 图（12） 图（13）
图1 阀门驱动设备
图1示传统球阀（图11）低压需简单驱动设备扳手成较低旦进入高压环境启闭转矩增附加价格高昂驱动设备实现成功启闭通径阀门情况（图12）驱动装置相成较高时伴着球阀通径断增（图13）驱动装置绝成升导致球阀整体成幅增加
驱动装置驱动方式降级球阀安装带新带齿轮箱气动驱动器球阀般选择直立安装安装水道驱动装置处道方特殊阀门现场带相选择限制手柄驱动阀安装道意位置设计明显降低球阀启闭转矩情况实现手柄实现原蜗轮箱电动头气动液压驱动装置完成高压球阀启闭动作
球阀性方面传统高压球阀阀座球面时候紧密贴合达良密封效果球阀启闭程中球体表面阀座接触应力极球面密封圈磨损情况严重障率高设计球阀密封性达成提升球阀行业传统技术方方法通技术创
新球阀静止密封时充分受压密闭球阀启闭时解阀座球体接触应力避免球体密封圈等受损影响密封效果设计实现根突破球阀性瓶颈降低球阀障率延长寿命时省巨维修成连带投产优越产品性带客户群体断壮日益高端化户带优质产品时企业带良口碑丰厚利润
设计技术辟蹊径球阀密封性更实现时降低性投入成降低阀门障率延长球阀寿命攻破球阀行业技术难题破产业发展瓶颈
22基结构确定
221选型
设计运石油天然气路石油天然气路具压力高连续性工作流通求口径较特点根应特点设计进行针性结构选型
球阀结构形式般分浮动球球阀固定球球阀两种
固定球球阀球体固定受压产生移动般带浮动阀座受介质压力阀座产生移动密封圈紧压球体保证密封通常球体轴装轴承操作扭距适高压口径阀门选固定球球阀
便装配阀体设计采三段式结构
三段式固定球球阀典型结
构图2示 图2 三段式固定球球阀典型结构
222机械结构设计
现道球阀球阀开启省力通常设种启闭驱动装置设驱动装置球阀生产成较高障率高外种驱动装置球阀阀座球体间易发生物理磨损球体求高寿命相短项目设计省占阀门成30启闭驱动设备投入实现需启闭驱动装置开启降低球阀设备生产采购成
项目采图（3）独特机械结构利液压原理引导高压液流方阀座球体转动前瞬间推离球体阀座球体脱离接触状态阀座球体间磨擦力解时启闭转矩降低
高压时微转矩球阀包括阀体连接体球体阀杠阀座阀座设储油室储油室控油装置相连控油装置包括顶杆套设顶杆套顶杆设阀体单阀进油道出油道设阀座阀座油道顶杆套前部位连接体顶杆套尾部位阀体单阀顶杆顶顶端出油道端连储油室端通单阀进油道相连进油道阀座油道相连阀杆边侧开锥形凹窝顶杆套尾端顶该锥形凹窝储油室阀座油室盖连接体围合成工作原理：阀杆端插球体凹口开始转动阀杆时球体动顶杆套锥形凹窝逐步外移着顶杆套外移位顶杆套顶杆顶阀杆外移推动单阀开道高压油通阀座油道进入阀体进油道流单阀进入阀体出油道进入储油室推动阀座反移动阀座脱离球体时阀杆带动球体转动样实现微扭距开球阀目
转动球体转矩受阀座推力支配阀座推力设计达密封效果转矩需转动球体重量阀杆受压产生磨擦力时转矩幅减低带动启闭驱动装置幅减甚弃节省量成材料消耗阀座球体磨擦力解阀座球面受损概率降低延长球阀寿命降低球阀维护成阀座球体表面磨擦力消时传统金属密封条件昂贵表面涂层取代较通方法处理幅降低生产制造成
图3 高压时微转矩球阀初步结构设计
1阀杆2顶杆套3顶杆4阀体5油室盖6单阀7出油道
8连接体9进油道10阀座油道11储油室12阀座13球体
223球阀基参数确定
设计采国际公认设计规范标准ASME VIII 部分第 1 节第2 节 ASME B1634EN 125 161 EN 134453进行标准化设计
① 设计压力等级
取技术求中高压力等级CLASS 2500进行设计（）
② 公称径加工尺寸
根设计规范API2008年10月1日新生效全球标准API 6D2008ISO 14313：2007标准石油天然气工业——道输送系统——道阀门选取公称径区间NPS 2 ~ NPS 36已确定设计阀门高压固定球球阀工程径通常NPS 8综合考虑设计确定选取参数NPS 8作阀门设计公称径
设计采全通径结构加工尺寸根API 6D2008中针全通径阀门通径规范CLASS 2500环境取值179mm稍留余量初取mm
② 结构长度
根API 6D2008设计标准表2中关阀体结构长度规定DN200mm阀门两端面间求距离1038mmDN300阀门面面端端尺寸允许公差初步确定设计阀门结构长度1038mm
④ 连接结构
鉴相耐压等级条件法兰连接生产加工难度低密封装配求低维护简单等优势常压力密封等求高场合设计选择法兰连接结构
⑤密封方式
球阀设计关键密封座结构目前止采先进精确加工技术完全保证球体真圆度消表面微观度球阀达密封求必须戒指压力推动球体密封座移动令密封座表面达定弹性变形造成定密封压强保证
球阀密封方式硬密封软密封硬密封适高温环境加工求较高金属弹性变形样密封求较软密封方式需达密封压强磨损严重鉴设计环境非高温情况选择软密封密封方式
⑥部分材料初选
球阀壳体包括阀体压盖阀盖镶圈体盖壳体材料选根ASME B1634 标准初定壳体选ASME标准中常阀门材料A105N
阀门部金属零件诸球体阀杆金属阀座支撑圈选择具壳体相化学成分具壳体材料相似机械性耐腐蚀特性材料初定选ASME标准中常阀门材料A105N
密封圈材料根求石油天然气应环境较高温度具良抗压强度材料综合较选取A材料(材料涉公司部机密A代号代材料A性参数见附录表格)
3 球阀力计算
31必需压计算球径确定
311必需压计算
必需压保证密封密封面单位面积必须压力表示
流体压力（进出口压力差）附加外力作球体阀座间产生压紧力阀座密封圈便产生弹性变形补偿球体真圆度公差表面微观度密封面间隙减组织流体通达密封目
必需压阀门设计中基参数直接影响产品性结构尺寸取值关系众素取决加工质量尺寸工作压力温度
设计验公式：
根密封求密封面材料选取A选材料A密封面间相滑动时密封面许压情况达良密封效果值应材料许应力范围量取较取值密封副阀门设计中关键部分设计安全系数取较值处取安全系数5代入式
时选取较容易计算数字定密封面液体流动方投影宽度：
取
312球体直径确定
球体直径影响球阀结构紧凑性设计时量缩球体直径根验公式取值球体半径球体直径
32密封力计算
321密封力基参数确定
阀门求零级密封确保游端线效截断考虑介质中金属颗粒零级密封影响金属金属密封作初级密封 PTFE橡胶等金属作次级密封旦密封失效时应采取紧急密封措施
密封力作阀座密封面流体流动方合力值直接影响球阀密封性性寿命密封力流体压力阀座引起作力预紧力阀座滑动摩擦力合力：
表1 密封力相关符号定义
符号
定 义
描 述
阀座密封面合力
预紧必须压
密封面达密封状态预紧力
正常工作情况（装置未作）阀座滑动摩擦力
系统预紧情况阀座滑动摩擦力
正常工作情况（装置开启）阀座滑动摩擦力
流体静压力阀座密封面作力
余隙中均压力
流体静压力密封面余隙中作力
特殊装置作力
密封面外径
密封面径
阀座外径
特殊装置作径
特殊装置作外径
O型圈初弹性压缩单位长度接触面产生摩擦力
取
流体压力作O型圈产生摩擦力
密封面面积
O型圈槽宽度
O型圈截面直径
O型圈挤压压缩外径（取压缩量12）
沟槽直径
聚四氟乙烯锻钢摩擦系数
根已知球体通孔加工尺寸阀座径取保证密封面达较密封效果时避开阀座特殊功结构球体直径取定密封面径密封面外径时初步确定阀座外径密封面圆锥面球体相切求该圆锥面母线阀座轴夹角密封面宽度
密封面液体流动方投影面积
时出密封面面积：
述数阀座密封面均直径种密封方式属阀前密封方式采种密封形式球阀工作性程度取决值果值够保证球阀密封性值会引起阀座载球阀转矩增
预紧必须压根公式：
密封副弹性元件材料A提供预紧力：
322密封力详细计算
①预紧状态密封力计算
预紧状态球阀密封力分析（图4）：
图4 预紧状态球阀密封力分析
密封力球阀预紧状态弹簧预紧力阀座滑动摩擦力合力：
保证预紧状态密封效果设计预紧力取计算值15倍时取较计算数字取
预紧力阀座支撑弹簧提供弹簧选型具体设计文进行详细说明处暂细述
② 正常工作状况密封力计算——特殊装置未开启
图5 特殊装置未开启时密封力
时流体静压力阀座密封面作力：
密封余隙中均压力：
流体静压力密封面余隙中作力：
阀座工作环境连接体相滑动密封选择根动密封选型原进行甄选公称压力温度限制选定适密封圈材料聚四氟乙烯具较温度范围极低摩擦系数润滑性表面粘结化学稳定性易产生蠕变超340℃时会分解产生毒烟弹性设计环境温度般低250℃需担心分解考虑公司性质产品销售等素方便维修时购适密封件身设计密封圈根ISO360112002标准选取根阀座外径选定型号Oring 206 ×355 GSISO 36011压缩量根机械设计手册取10~15区间暂定12
沟槽宽度选定机械设计手册参考
较设计出入设计O形橡胶密封圈密
封性限元分析设计处沟槽宽
度定深度定251mm时保
证性确定阀座外径连接体配合表面间隙
0075mm验算密封圈横截面面积沟槽连接体
配合截面面积相等（实际仅相差） 图6 密封沟槽
密封圈沟槽表面粗糙度阀座连接体密封面粗糙度保证密封性关键指标根机械设计手册等相关材料沟槽表面粗糙度定连接体配合表面粗糙度时确定密封性相关沟槽底圆角半径沟槽棱角圆角半径分05mm02mm
综特殊装置未作情况考虑密封摩擦2型号Oring 206 ×355 GSISO 36011密封圈提供似2倍单密封圈受压摩擦力时密封圈滑动摩擦力：
出特殊装置未启情况液体压力阀座密封面引起作力：
时密封圈材料密封面危险截面校核密封面压强：
设计正常工作环境特殊装置未开启时安全
③ 正常工作状况密封力计算——特殊装置开启瞬间
图7 特殊装置开启时密封力
设计特殊装置球体转动瞬间开启设计特殊装置开启时高压流体导入预设储油室(储油室相关容文着重介绍)阀座指流体流入方作力达减球体转动时密封圈球体间作力设计目
述关系式出相关系：
选定选定
综取定保证球阀密封性相关参数进行面设计
4 球阀零件设计
41球体设计计算
411 球体结构设计
固定球球阀球体结构设计涉球体尺寸球体定位结构球体传动结构球体表面粗糙度选定球体材料初定A105N
中球体直径已文算球体
通道直径加工尺寸阀门通径数值相等取
导流孔壁粗糙度流流体压
力损耗直接影响求需量设高综合考虑取
图8 球体结构
流体静压力低情况流体通道两端启闭程中密封面材料剪切作力存结构设计中进行倒圆角设计取圆角半径球体表面该倒圆角处明确表面粗糙度求设计取粗糙度值
球体定位球体通道水高度定位球体转动轴定位两部分通道水高度定位球体两行环面支持行环面固定板配合保持球体竖直方稳定保证球体工作压力结构强度基础行距离定左右时减摩擦配合面分安止推垫球体转动轴定位部分两轴圆柱突台保证仅固定板圆孔轴配合更阀杆固定轴固定保证轴高度转动稳定性强度原进行选定分取左右直径毛胚材料限制减轻质量等素考虑取时减摩擦圆柱配合面分安滑动轴承球体通圆柱突台阀杆间转矩传递圆柱突台阀杆
连接处方槽实现
412 球体力学计算
高压环境阀座密封圈密封面完全球体表面推离球面密封圈间摩擦力存实际球阀启闭程中球体转矩分流体摩擦力造成中摩擦转矩止推垫滑动轴承摩擦力关：
表2 球体设计相关符号定义
符号
定 义
描 述
球体总摩擦转矩
突台止推垫提供摩擦转矩
突台滑动轴承提供摩擦转矩
突台止推垫作外径
突台止推垫径
开启瞬间流体压强
止推垫接触材料（A105N）摩擦系数
轴承收总推力（开启瞬间）
滑动轴承中径
突台止推垫压强
突台滑动轴承接触材料（A105N）摩擦系数
压力释放瞬间系数（部实验数）
设计球阀球体摩擦转矩球阀开启瞬间达值根表
突台止推垫提供摩擦转矩：
处出止推垫提供摩擦转矩极忽略
计算突台滑动轴承提供摩擦转矩：
42球阀阀体连接体设计计算
球阀阀 体受压件仅受压力（流体压力）作受道应力方面附加作力受力状态复杂设计时方面影响素应予充分考虑免球阀中遭受破坏甚产生严重果阀体壁厚计算首先保证足够安全性前提考虑济性
三段式球阀连接体连接阀体道保证强度时密封面求高度密封性
421 阀体壁厚设计计算
球阀阀体相压力容器形状圆筒形容器复杂类型球阀阀体形状阀体部分尺寸完全样常规根形状尺寸分计算壁厚样计算较繁琐加工时难度加工成高设计均壁厚考虑
球阀设计环境2500 LB高压环境壁厚计算采厚壁计算公式进行壁厚设计计算计算公式：
整理式：
表3 阀体壁厚计算相关符号定义
符号
定 义
描 述
考虑附加余量壁厚
强度计算壁厚
设计系数
考虑锻造偏差工艺性流体腐蚀等素附加余量
阀体腔直径
取
材料许应力取两者中较值
常温材料拉伸强度屈服强度
分抗拉强度指标安全系数屈服强度指标安全系数
材料A105N拉伸强度
取
考虑球阀设计高温高压环境考虑抗震性等素决定附加125倍壁厚安全系数终壁厚定位
422 法兰连接设计计算
设计球阀三段式结构阀体连接体连接形式设计法兰连接阀体连接体法兰尺寸均DIN EN 109212005标准进行标准化设计法兰端尺寸参ANSI B165(8)标准法兰面加工ANSI B165标准进行
① 法兰面密封设计
阀体法兰密封属静密封密封性直接关系阀门否外漏法兰面外漏引起果球阀漏更严重尤设计球阀石油线球阀外漏造成原材料源浪费会严重污染环境伤害农业甚引起火灾爆炸等危害生命安全事国民济造成严重损失
球阀说阀体连接部位密封系指左右两半阀体连接体间密封者设计中般说中法兰连接密封密封性质法兰连接密封属静密封应满足列求：1温度压力急剧变化时密封2次拆卸损坏密封元件3结构简单紧凑金属消耗量少4震动击载荷敏感根求考虑O型圈密封结构简单制造方便密封结构设计合理装配产生足够径挤压变形必加轴载荷达密封效果设计选O型密封圈密封作阀体连接部位密封减法兰尺寸减螺栓数量尺寸减轻阀门质量设计中公称通径NPS 8工作压力2500LB高压球阀更利
参考已设计资料实验数达密封求处O型密封圈采Oring 330×355GSISO 36011密封槽深度槽宽槽底圆角R05楞边圆角R025连接体法兰阀体密封面处间隙
② 法兰螺栓计算
法兰螺栓载荷计算球阀操作情况进行
流体静压力产生轴力促法兰分开法兰螺栓必须克服种端面载荷接触面必须维持足够预紧力保持密封外螺栓承受球体阀座密封圈间密封力作
工作情况螺栓承受载荷：
表4 法兰设计计算相关符号定义
符号
定 义
描 述
工况螺栓承受载荷
流体静压轴力
连接接触面总压紧载荷
流体作直径
密封垫片系数
O型圈密封时
法兰接触面押压紧宽度
法兰螺栓拉应力情况：
表5 法兰螺栓计算相关符号定义
符号
定 义
描 述
法兰螺栓拉应力
螺栓材料工作温度许拉应力
(材料选B7M改良型35GrMo)
螺栓连接总截面积
公司市场北美市场设计螺栓连接根美制统标准选处选螺纹28UN2B查表抗拉强度面积转化公制约15倍设计安全系数单法兰连接螺栓数：
螺栓间距螺栓直径作保证密封安装工艺参数值选取着增呈降趋势设计中根现公式实际应考虑处螺栓间距螺栓直径取
根公式螺栓孔中心圆直径：
表6 法兰螺栓尺寸相关符号定义
符号
定 义
描 述
螺栓孔中心圆直径
螺栓公称直径
螺栓间距螺栓直径
取
③ 法兰强度计算
法兰强度计算复杂设计者设计力限设计未进行严密周详理设计计算参考公司已设计资料实验数进行ANSYS仿真法兰工况受力进行强度验证设计进行优化设计终结果验证：
图9 连接体法兰限元分析
图见法兰安全系数低处约22设计符合强度求
423 关键设计计算
阀体带排泄设计阀腔介质排泄通排泄孔阀门进行线密封检测
43球阀耐火防异常升压结构设计防静电结构设计
431 球阀耐火结构
设计中阀座密封圈填料通径滑动轴承等均工程塑料部分工程塑料制成球阀设计输送石油属易燃易爆介质难免遇意外火灾种情况高分子密封材料会软化甚烧毁球阀失密封力球阀关闭效切断油源造成严重果
设计采较典型固定球球阀耐火结构球阀处正常工作状态
时高分子材料密封圈球体保持密封
时球体密封圈浮动阀座保持05~1mm
间隙旦高分子材料烧毁软化失效
密封圈浮动支座流体压力作
推球体预先加工金属支座密封
面球体接触起时密封作灾情
解予修复更换 图10 耐火结构设计
432 球阀防异常升压结构设计
输送道中异常升压石油天然气输送中常遇问题果阀门设计中没事先考虑种情况实际中容易发生安全事
设计中采动泄压型阀座阀体腔异常升压产生作力超该阀座预紧力时候流体通球体接触密封面间隙排阀道中起防异常升压作
433 球阀防静电结构
球阀启闭程中球体轴承阀杆阀体相运动会摩擦产生静电橡胶氟塑料等非金属优良电绝缘体静电积累定程度火花条件导致爆炸输送石油天然气等易爆介质场合特危险
设计中填料压盖中加工定深度光孔配合压缩弹簧钢球球体阀杆阀杆球体间形成静电通道样摩擦产生静电便通弹簧钢球传阀体通道接通达消静电积累目满足安全输送求结构简单紧凑便安装拆卸目前采种结构设计
44球阀阀杆设计计算
阀杆球阀重受力零件球阀启闭动作外加转矩（手动操作装置操作通阀杆旋转球体达球阀设计中阀杆进行扭应力计算验算阀杆球体连接部分受挤压剪切作接触部分挤压应力剪切应力计算外固定球球阀轴承部分进行轴承压力计算
阀杆材料根强度求耐候性求选ASTM A316应新国标06Cr17Ni12Mo2 (旧牌号0Cr17Ni12Mo2)海水种介质中耐腐蚀性0Cr19Ni9作耐点蚀材料该材料许应力210MPa抗拉强度520MPa根静载荷情况扭转许切应力许应力间关系取扭转许切应力
根阀杆功求结构初步定图（7）进行设计计算
441 阀杆转矩计算
① O型圈转矩
O型圈转矩公式进行：
密封O型圈1转矩公式：
：
：
密封O型圈2转矩公式：
：
：
阀杆密封O型圈提供总转矩：
② 止推垫片转矩
止推垫片转矩公式进行：
：
：
止推垫片转矩
③ 特殊装置阀杆产生转矩
（涉公司机密处省计算程）
④ 球体传递转矩
已计算球体转矩
综阀杆总转矩
+++
442 阀杆强度计算
根初定阀杆结构断面断面处危险截面均满足扭转强度求阀杆强度通
键根ASTM B 171进行选择轴径属系列型号定长度定
断面处扭转应力：
图11 阀杆头截面图 图12 阀杆示意图
符号
定 义
描 述
断面处扭转应力
断面处抗扭转断面系数
阀杆头截面宽度
阀杆头截面长度
表7 阀杆转矩计算相关符号定义1
断面处扭转应力：
图13 阀丁头部剖面图
表8 阀杆转矩计算相关符号定义2
符号
定 义
描 述
断面处扭转应力
断面处抗扭转断面系数
阀丁头部截面直径
键槽宽度
键槽深度
阀杆部分工作条件受力复杂分析难度较采限元分析法设计数进行终验证验证结果图见工作环境阀杆安全系数处18左右：
图14 阀杆限元分析
见参数条件阀杆设计符合求
443 阀杆连接键强度计算
键选常材料ASTM A36 COLD DRAWN性参数见附录根键受力情况强度计算压剪切应力两方面计算
① 键压计算
键压计算公式：
表9 阀杆键计算相关符号定义
符号
定 义
描 述
键工作压
阀丁头截面直径
键工作高度
键长度
转矩
A36许压值
② 键剪应力计算
键剪应力公式进行：
键工作条件安全
5 高压时微转矩球阀特殊装置设计说明
部分设计容涉公司重机密处进行简单说明敬请谅解
（1）结构
阀座设储油室储油室阀座油室盖连接体围合成控油装置相连控油装置包括顶杆套设顶杆套顶杆设阀体单阀进油道出油道设阀座阀座油道
顶杆套前部位连接体顶杆套尾部位阀体单阀顶杆顶顶端出油道端连储油室端通单阀进油道相连进油道阀座油道相连阀杆边侧开锥形凹窝顶杆套尾端顶该锥形凹窝
（2）工作原理
阀杆端插球体凹口开始转动阀杆时球体动顶杆套锥形凹窝逐步外移着顶杆套外移位顶杆套顶杆顶阀杆外移推动单阀开道高压油通阀座油道进入阀体进油道流单阀进入阀体出油道进入储油室推动阀座反移动阀座脱离球体时阀杆带动球体转动样实现微扭距开球阀目
6 结
项目设计球阀密封性达成提升球阀行业传统技术方方法通技术创新球阀静止密封时充分受压密闭球阀启闭时解道流体压力避免球体密封圈等受损影响密封效果
项目技术辟蹊径球阀密封性更实现时降低性投入成降低阀门障率延长球阀寿命攻破球阀行业技术难题破产业发展瓶颈
预计项目产品生产成节约35生产投入启闭转矩（环境稍差异）仅传统阀门启闭转矩4左右控制300N*M球阀年限传统球阀3年左右延长10年甚15年障率降低50百分点
7 济分析报告
阀门机械产品中占相重国外工业发达国家统计阀门产值压缩机风机泵三者总约占整机械工业产值5％时作重技术装备重组成部分尤电力石化冶金城市供排水系统中阀门更起着关键作量非常
国目前阀门行业10左右市场国外企业占领中国通机械工业协会阀门分会相关士认改变
种现状提高阀门性关键
目前国阀门企业约6000余家中年产值超500万元900家国市阀门公司3家中核科技洪城股份广东明珠年中核科技营业务收入235亿元洪城股份营业务收入146亿元广东明珠营业务收入15亿元企业规模产品质量目前法国外类企业抗衡
业士分析造成目前国阀门市场动原两方面：国产阀门产品进口产品差距质量提高二某户国产化意识强甚设置门槛国企业国外企业竞标时难中标
关专家认国企业目前生产种阀门普遍存着外漏漏外观质量高寿命短操作灵活阀门电动装置气动装置等缺点部分产品相世纪八十年代初国际水
产品开发投产根改变外漏阀门寿命短启闭操作便等现状收复国阀门销售失意义重项目设计产品开发应发展国阀门工业崛起意义非势必掀起国阀门行业技术创新浪潮
根权威部门系统调查统计发现目前市场户普遍阀门品种球阀截止阀闸阀安全阀次蝶阀调节阀第三止回阀第四减压阀排污阀蒸汽疏水阀第五截流阀隔膜阀第六旋塞阀柱塞阀阀门
图15 阀门需求较『2008年』
产量球阀截止阀闸阀安全阀总产量占阀门产量636(产量单位吨计)需求量较次：球阀(155)截止阀(129)安全阀(125)闸阀(125)蝶阀(106)调节阀(80)止回阀(61)种阀门品种占467需求量达78数充分显示球阀市场需求巨
项目设计开辟传统（油气）线球阀遭限制种环境发展空间广阔
预计项目产品生产成节约35生产投入年公司实际销售高压阀门总量50计算约增加企业利润18
8 致谢
浙江水利水电高等专科学校三年生重阶段生观价值观确立着极重作
三年洗礼懵懂少年慢慢成长思想抱负青年作农村走出孩子直怀着感恩心面世界感谢学校培养感谢老师教导生道路指点感谢学学生活帮助
学三年成熟成长然学生活结束然会继续努力仅更身名水利水电学生骄傲努力奋斗
毕业设计期间特感谢方贵胜老师指导帮助谢谢
漫长忙碌学次毕业设计已接尾声作工科生毕业设计验匮乏难免许考虑周全方果没导师督促指导起工作事支持帮助想完成设计难想象
里首先感谢外实期间工厂工程师校老师日里工作繁做毕业设计阶段外出实查阅资料设计草案确定修改中期检查期详细设计装配草图等整程中予指导专业水外治学严谨科学研究精神永远学榜样积极影响学工作
次感谢起作外出实学起做设计事次设计中勤奋工作克服许困难完成次项目设计承担部分工作量果没努力工作次设计完成变非常困难
然感谢学三年老师机电专业知识基础时感谢学正支持鼓励次毕业设计会利完成
9 参考资料
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[4] 成先机械设计手册(第五版) [M]北京化学工业出版社2008
[5] 林瑞义张成球阀改进设计[M]阀门2003(6)6~7
[6] 王孝天杨源泉锈钢阀门设计制造[M]北京原子出版社1985
[7] 洪勉成陆培文阀门设计计算[M]北京中国标准出版社1994
[8] 贾沛泰海峰国外常金属材料手册[M]南京江苏科学技术出版社1999
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[12] 新阀门设计制造技术产品质量检测标准规范全书编委会新阀门设计制造技术产品质量检测标准规范全书[M] 北京电子工业出版社2003
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[14] 吴尖斌高压球阀结构设计[J]阀门2004(5)4~6
[15] 徐明石化高压阀门阀体阀盖连接形式研究[J]阀门2007(4)26~27
10 附录
部分涉材料性列表
ASTM
项目
单位
A
PTFE
A105N
A316
A36
D638
拉伸强度
23℃40℃
MPa
7992
2482
490
520
375
10952
—
—
—
225
D638
断裂伸长率
23℃
537
300
—
—
24
D785
硬度
邵氏D
7880
56
—
—
—
洛氏R
114
—
187
—
—
布氏B
—
—
170
230
256
D790
弯曲强度
MPa
1215
—
168
183
235
D621
负荷变形
138MPa23℃24H
1020
1428
—
—
—
D256
击强度
23℃40℃
JM
548
—
176
(0℃)
197
(23℃)
2157
(23℃)
198
—
D831
线涨系数
1K
11X104
12X104
46X106
51X106
55X106
D3418
熔点
℃
216
327
—
—
—
D648
热变形温度
182MPa
℃
93
55
—
—
—
209
132
—
—
—
D792
密度
gcm3
114
220
779
776
785
D570
24H吸水率
01
001
—
—
—
D149
介电强度
Kvmm
>15
>24
—
—
—
D638
弹性模量
GPa
4138
0637
181
210
196~216
D695
抗压强度
MPa
140
35
485
210
205
D695
压缩屈服强度
MPa
889
117
250
345
185
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